2014 Fiscal Year Research-status Report
高機能高分子材料として期待されるキチン／キトサン立体異性体多糖の酵素合成
| Project/Area Number |
25620177
|
|---|
| Research Institution | Kagoshima University |
|---|
Principal Investigator |
門川 淳一 鹿児島大学, 理工学研究科, 教授 (30241722)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山元 和哉 鹿児島大学, 理工学研究科, 准教授 (40347084)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | キチン／キトサン / 酵素触媒重合 / 立体異性体 / ホスホリラーゼ / 非天然型 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、耐熱性ホスホリラーゼによるグルコサミン1-リン酸（GlcN-1-P）の酵素触媒重合を利用してキチン／キトサン立体異性体多糖の合成を検討した。この多糖は天然には存在しておらず、また通常の有機化学的手法では合成困難な構造である。前年度の研究において、GlcN-1-Pを用いた耐熱性ホスホリラーゼによる酵素的グルコサミニル化反応を行い目的糖鎖生成の可能性を検討したところ、複数のグルコサミン残基の転移が確認され、キトサン立体異性体多糖に対応する糖鎖の生成が確認された。しかし、生成オリゴ糖の重合度はそれほど大きくなく（5～7程度）、反応で生成する無機リン酸が反応を阻害していると考えられた。そこで本年度は反応の進行に伴い生成する無機リン酸を沈殿させるように反応系を工夫することで、高重合度のキトサン立体異性体多糖の合成を検討した。その結果、上記の耐熱性ホスホリラーゼによるGlcN-1-Pの酵素触媒重合をMgイオン含有アンモニア緩衝液中で行うと、無機リン酸が塩として沈殿し反応が促進されることが分かった。このことから、本反応系において高重合度のキトサン立体異性体多糖の合成が達成された。また、モノマーとプライマーの仕込比に応じて重合度が増加することも確認された。さらに生成物の炭酸ナトリウム水溶液中での無水酢酸によるN-アセチル化のよりキチン立体異性体多糖へと変換することもできた。これらの生成物の構造をMALDI-TOFマススペクトルおよびNMRスペクトルにより詳細に解析した。以上のことから目的のキチン／キトサン立体異性体多糖の酵素合成を達成した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
グルコサミン1-リン酸をモノマーとする耐熱性ホスホリラーゼによる酵素触媒重合の反応系を工夫することで高重合度のキトサン立体異性体多糖合成を達成した。生成物のN-アセチル化によりキチン立体異性体多糖も合成できた。また反応条件の詳細な検討による重合度への影響等も検討した。さらに誘導体化手法やNMRなどの分析により構造も詳細に解析し、規則正しい連鎖により重合が進行したことを確認した。以上のことから本研究は当初の計画以上に進展していると考えられる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
目的のキチン／キトサン立体異性体多糖の合成が達成されたので、当初の予定に従いこれらの多糖の立体構造や他の高分子との錯体形成能を検討し、機能性高分子材料としての応用を目指す。また、本来の基質であるグルコース1-リン酸とグルコサミン1-リン酸との共重合により、アミロース鎖にキチン／キトサン立体異性体ユニットを組み込んだ新たな非天然型多糖の合成も行う予定である。
|
